JPH09318576A - 金属粒子検出センサの電極ショート回復装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極間の残留金属粒子による短絡状態を回復
させる金属粒子検出センサの電極ショート回復装置及び
その方法を提供する。 【解決手段】 絶縁性媒体中に配設され、かつ、所定電
圧が印加された電極間の短絡状態を検出し、短絡したと
きに短絡信号を出力する短絡検出手段１０と、短絡検出
手段１０が短絡信号を所定時間以上継続して出力したと
きに、前記短絡状態を回復させる電極回復手段３０とを
備えた。前記電極回復手段３０は、電極間に所定値以上
の大電流を流して前記短絡状態を回復させてもよいし、
又は、電極を高周波振動物質７２上に形成し、かつ、電
極回復手段３０は高周波振動物質７２に高周波電圧を出
力して電極を振動させても、又は、前記短絡状態を回復
させる電極が形成された絶縁体８１の前記電極と反対側
に、前記電極周辺を加熱する加熱手段を設け、かつ、極
回復手段３０はこの加熱手段に指令を出力して電極周辺
を加熱させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性媒体中に混
在する導電性粒子の粒径とその濃度を測定する金属粒子
検出センサの電極ショート回復装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば建設機械、産業機械又は工作機械
等において、油圧機器等を長時間駆動していると、油圧
機器自身の摺動部や回転部等から発生する鉄粉等の金属
粒子が油圧回路の作動油中に混入するようになる。ま
た、ある油圧機器が破損した場合には、これにより鉄粉
が作動油中に混入してしまうこともある。このように鉄
粉が作動油中に混入した状態で駆動し続けていると、こ
れらの油圧機器が損傷したり故障することが多い。同様
の問題は潤滑油に関しても発生しており、例えばエンジ
ンの燃焼過程で発生する金属粒子やカーボン等の不純物
が潤滑油中に混入し、エンジンの出力低下等の性能劣化
を招いたり、最悪ではピストン破損等の重大故障が発生
することもある。また、エンジン技術の分野では、排気
ガス対策を行なうために排気ガス中に含まれる炭素粒子
を検出する必要性が大きい。したがって、従来から、作
動油や潤滑油中に混在する鉄粉等の金属粒子の有無を検
出したり、エンジンの排気ガス中に含まれる炭素粒子の
有無を検出するセンサが数多く提案されている。

【０００３】さらに、上記のように鉄粉等の金属粒子の
有無を検出するだけでなく、その粒子の粒径及び濃度を
検出する金属粒子検出センサが提案されており、例えば
特開平２−８３１５０号公報にそのセンサが記載されて
いる。図１０〜図１１に同公報に記載の金属粒子検出セ
ンサを示しており、以下、図を参照して説明する。

【０００４】図１０は、同公報による金属粒子検出セン
サの一実施例の電気回路図を示している。白金箔等でな
る櫛形電極対２（以後、電極対２と言う）は図示しない
プラグ状のセンサ本体の先端部に露出して設けられてお
り、使用時はこの電極対２が測定対象の絶縁性媒体中に
配設されるように、センサ本体が油圧配管等の側壁にね
じ込んで取着される。電極対２は所定の幅Ｄ2 及び長さ
Ｌを有する各電極２ａ、２ｂを所定の電極対距離Ｄ1 だ
け離間して絶縁体上に設けられて構成され、電極２ａ、
２ｂにそれぞれリード線１ａ、１ｂが接続されている。
リード線１ｂはアースに接続され、リード線１ａは抵抗
５を介して直流電源６に接続されている。また、抵抗５
とリード線１ａとの接続点は、コンデンサ７とアンプ８
とを介してマルチチャンネルアナライザ９に接続されて
いる。

【０００５】このような構成における作用を、図１１を
参照して説明する。同図は、電極２ａ、２ｂでの金属粒
子によるパルス電圧発生時の作用説明図である。電極２
ａ、２ｂ間に直流電源６によって所定の直流電圧（例え
ば、ＤＣ５０Ｖ）を印加すると、油中に浮遊している鉄
粉等の金属粒子はイオン化されて上記電極間の電界に引
き寄せられ、陰極側の電極２ｂに吸着される。このと
き、吸着された金属粒子と電極２ａ間の距離が近くなる
ので、この間の電界が大きくなり、これによって、油中
に浮遊している他の金属粒子がさらに上記粒子に吸着さ
れる。このようにして、図１１（１）に示すように次々
に金属粒子が連鎖状に吸着される。そして、図１１
（２）に示すように、ついにこの連鎖状の金属粒子によ
って電極２ａ、２ｂ間にブリッジが形成されると、この
ブリッジを経由して短絡電流が流れる。この短絡電流に
よって抵抗５での電圧降下が生じ、正極側の電極２ａの
電位が下がる。この後、図１１（３）に示すように、短
絡電流による抵抗熱や放電等によって上記ブリッジを形
成していた金属粒子が飛散し、電極状態が粒子吸着以前
の状態に戻る。この結果、上記の正極側の電極２ａの電
位が元の電位に戻るので、これによりパルス電圧が発生
したことになる。以上の過程が繰り返されることによっ
て、電極２ａの電位にはパルス電圧信号が現れる。

【０００６】上記のパルス電圧信号は、コンデンサ７に
よる交流結合の働きでアンプ８に入力され、アンプ８で
所定の電圧レベルに増幅されてマルチチャンネルアナラ
イザ９に入力される。マルチチャンネルアナライザ９で
は、この入力したパルス信号のピーク電圧値を計測する
と同時に、パルス信号の入力回数をカウントしている。
すなわち、パルス信号のピーク電圧値は粒径の大きさと
相関があり、また、そのパルス信号の発生頻度は対応す
る粒径の金属粒子の濃度と相関があることが実験的に確
認されている。したがって、上記のピーク電圧値に基づ
いて対応する粒径を推定し、また、この粒径に対応する
パルスカウント数からその濃度を推定している。このよ
うにして、油中に混在している金属粒子の粒径（大き
さ）と濃度（粒子数）を検出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極間
に流れた短絡電流による抵抗熱や放電によって金属粒子
が飛散しない場合があり、このときは電極間に金属粒子
が残留して短絡状態を保持している。この短絡状態が継
続すると、上述したようなパルス電圧信号を発生できな
くなるので、本金属粒子検出センサによる粒径及び濃度
の測定が継続できなくなるという問題がある。

【０００８】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、電極間の残留金属粒子による短絡状態を
回復させる金属粒子検出センサの電極ショート回復装置
及びその方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、絶縁性媒体中に配設され、かつ、
電極間に所定電圧が印加された電極対を有し、前記絶縁
性媒体中に混在する金属粒子によってこの電極間に発生
する短絡電流をパルス化する電極部と、電極部からのパ
ルス信号のピーク電圧値を検出すると共にこのパルス信
号をカウントし、このピーク電圧値及びカウント数に基
づいて、絶縁性媒体中の前記金属粒子の粒径分布を算出
する処理部とを備えた金属粒子検出センサにおいて、前
記電極間の短絡状態を検出し、短絡したときに短絡信号
を出力する短絡検出手段１０と、短絡検出手段１０が短
絡信号を所定時間以上継続して出力したときに、前記短
絡状態を回復させる電極回復手段３０とを備えた構成と
している。

【００１０】請求項１に記載の発明によると、電極間の
短絡状態が所定時間以上継続したときに電極間に金属粒
子が残留しているとみなし、電極回復手段により短絡状
態を回復させる。これにより、短絡状態を早く検出して
回復できるので、金属粒子の粒径分布測定を継続でき
る。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の金属粒子検出センサの電極ショート回復装置におい
て、前記電極回復手段３０は、電極間に所定値以上の大
電流を流して前記短絡状態を回復させる手段を有してい
る。

【００１２】請求項７に記載の発明は、所定電圧が印加
された電極を絶縁性媒体中に配設し、この絶縁性媒体中
に混在する金属粒子によって前記電極間に発生するパル
ス電圧のピーク値及びそのパルスカウント数に基づい
て、前記絶縁性媒体中の金属粒子の粒径分布を測定する
金属粒子検出センサの電極ショート回復方法において、
前記電極間の金属粒子による短絡状態が所定時間以上継
続して検出されたときに、電極間に所定値以上の大電流
を流して短絡状態を回復させる方法である。

【００１３】請求項２又は７に記載の発明によると、電
極間に所定値以上の大電流を流すことにより、残留した
金属粒子を飛散させることができる。この結果、電極間
の短絡状態が回復されるので、粒径分布測定を継続でき
る。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の金属粒子検出センサの電極ショート回復装置におい
て、前記電極を高周波振動物質７２上に形成し、かつ、
前記電極回復手段３０は、高周波振動物質７２に高周波
電圧を出力して前記電極を振動させ、前記短絡状態を回
復させる手段を有している。

【００１５】請求項８に記載の発明は、所定電圧が印加
された電極を絶縁性媒体中に配設し、この絶縁性媒体中
に混在する金属粒子によって前記電極間に発生するパル
ス電圧のピーク値及びそのパルスカウント数に基づい
て、前記絶縁性媒体中の金属粒子の粒径分布を測定する
金属粒子検出センサの電極ショート回復方法において、
前記電極間の金属粒子による短絡状態が所定時間以上継
続して検出されたときに、前記電極を振動させて短絡状
態を回復させる方法としている。

【００１６】請求項３又は８に記載の発明によると、電
極間に金属粒子が残留したとき、電極を振動させること
によってこの残留金属粒子を飛散させることができる。
この結果、電極間の短絡状態が回復されるので、粒径分
布測定を継続できる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の金属粒子検出センサの電極ショート回復装置におい
て、前記電極を絶縁体８１の対向する面の内いずれか一
方に形成すると共に、絶縁体８１の他方の面に前記電極
周辺を加熱する加熱手段を設け、かつ、前記電極回復手
段３０は、上記加熱手段に指令を出力して電極周辺を加
熱させて前記短絡状態を回復させる手段を有している。

【００１８】請求項９に記載の発明は、所定電圧が印加
された電極対を絶縁性媒体中に配設し、この絶縁性媒体
中に混在する金属粒子によって前記電極対の電極間に発
生するパルス電圧のピーク値及びそのパルスカウント数
に基づいて、前記絶縁性媒体中の金属粒子の粒径分布を
測定する金属粒子検出センサの電極ショート回復方法に
おいて、前記電極間の金属粒子による短絡状態が所定時
間以上継続して検出されたときに、前記電極の周辺を加
熱させて短絡状態を回復させる方法としている。

【００１９】請求項４又は９に記載の発明によると、電
極間に金属粒子が残留したとき、電極周辺を加熱するこ
とにより電極周辺の絶縁性媒体の粘度が小さくなり、残
留した金属粒子が飛散し易くなる。この結果、電極間の
短絡状態が回復されるので、粒径分布測定を継続でき
る。

【００２０】請求項５に記載の発明は、請求項１、２、
３又は４に記載の金属粒子検出センサの電極ショート回
復装置において、前記短絡検出手段は、前記電極のいず
れか一方の電圧と所定電圧値との比較を行なって短絡状
態を検出したとき、短絡信号を出力する比較器を備えて
いる。

【００２１】請求項１０に記載の発明は、請求項７、８
又は９に記載の金属粒子検出センサの電極ショート回復
方法において、前記短絡状態の検出は、前記電極のいず
れか一方の電圧と所定電圧値との比較によって行なう方
法としている。

【００２２】請求項５又は１０に記載の発明によると、
電極間に短絡電流が流れたときは、電極のいずれか一方
に接続された抵抗を上記短絡電流が流れることにより抵
抗両端に電圧降下が生じ、これにより電極のいずれか一
方の電圧が非短絡時の電圧より変化する。したがって、
電極のいずれか一方の電圧と所定電圧値とを比較するれ
ば、短絡状態を検出することができる。よって、簡単な
構成で短絡状態を検出でき、この短絡信号に基づいて電
極の短絡状態を回復することができる。

【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の金属粒子検出センサの電極ショート回復装置におい
て、前記電極回復手段３０は、前記短絡検出手段１０の
短絡信号と、所定周期時間を有するクロック信号との論
理積に基づいて、繰り返して電極回復指令を出力してい
る。

【００２４】請求項１１に記載の発明は、請求項７、８
又は９に記載の金属粒子検出センサの電極ショート回復
方法において、短絡状態を検出している間所定時間毎に
繰り返して電極回復動作を行ない、短絡状態を回復させ
る方法としている。

【００２５】請求項６又は１１に記載の発明によると、
例えば、短絡信号と、所定周期時間を有するクロック信
号との論理積信号に基づいて、所定時間毎に繰り返して
電極に大電流を流す等の電極回復動作を行っている。こ
れにより、１回だけの回復動作で回復しないときは、回
復するまで周期的に回復動作を行える。また、大電流を
流す場合には、直流電源から長時間大電流が流れるのを
防止できる。さらに、周期的なスイッチィング時の最初
の突入電流により電極を回復させるような大電流が流れ
るので、この突入電流を繰り返し利用することができ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら、実
施形態を説明する。図１は、本発明に係わる金属粒子検
出センサの電極ショート回復装置の第１実施形態の基本
構成を示している。第１実施形態は、電極間に大電流を
流して短絡状態を回復させる方法を示している。同図に
おいて、前述の図１０に示した構成部品と同じ構成には
同一の符号を付し、以下での説明を省く。抵抗５と直流
電源６との接続点は、抵抗３５とスイッチ５９との直列
回路を介して、抵抗５と電極２ａとの接続点に接続され
ている。また、電極対２の電極２ａと抵抗５との接続点
は短絡検出手段１０に接続されている。なお、スイッチ
５９はリレー接点や半導体スイッチで構成される。ま
た、図１では電極２ａ、２ｂを櫛形電極で構成した例を
示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば平板
な対向電極で構成してもよい。以後の説明では、これら
を電極と呼ぶ。

【００２７】上記短絡検出手段１０は電極２ａの電圧値
を入力して電極２ａ、２ｂ間の短絡状態を検出し、短絡
しているときは短絡信号を電極回復手段３０に出力す
る。また、電極回復手段３０は、この短絡信号が所定時
間以上継続したか否かを判断し、継続したときスイッチ
５９に作動指令を出力する。スイッチ５９の作動によ
り、抵抗３５と抵抗５との並列回路が形成される。ここ
で、抵抗５は、金属粒子が電極間に吸着したときの電極
間抵抗値Ｒ0 よりも大きく設定する。これは、金属粒子
が電極間に吸着してこの金属粒子の粒径に相関性がある
電流が電極間に流れたとき、流れた電流による電圧低下
を検出でき、かつ、このときの抵抗熱で金属粒子を飛散
できるようにすると共に、過大な短絡電流から電極を保
護するためである。また、抵抗３５は、抵抗５よりは小
さく、かつ、上記電極間抵抗値Ｒ0 よりは大きく設定す
るようにする。これは、抵抗５を介して流れている電流
値よりもさらに大きな電流を流して、電極に残留した金
属粒子を飛散させるためである。

【００２８】以上の構成によると、通常時は、電極間に
吸着した金属粒子の粒径の大きさに対応した電流が電極
間に流れ、この電流による抵抗５間の電圧降下により電
極の電圧が低下する。そして、この電流が流れた後に上
記吸着した金属粒子が飛散するので、電極の電圧は元に
戻ることになり、これによってパルス電圧信号が生成さ
れる。このパルス電圧信号がコンデンサ７の交流結合を
介して、前述同様のアンプ８及びマルチチャンネルアナ
ライザ９等の処理部３６に入力され、所定の処理が行わ
れる。一方、電極間に吸着した金属粒子が上記のときに
飛散しなかった場合は、残留している金属粒子により電
極の電圧が降下したままなので、短絡検出手段１０は電
極が短絡している間短絡信号を電極回復手段３０に出力
する。電極回復手段３０は、この短絡信号が所定時間以
上継続したとき、スイッチ５９を閉じて抵抗３５と抵抗
５との並列回路を形成し、抵抗３５を介して残留金属粒
子を飛散させるような大きな電流を流す。これにより、
電極の短絡状態が回復したら電極電圧が元に戻るので、
電極回復手段３０はスイッチ５９を開成し、上記の通常
時に戻る。この結果、金属粒子の粒径分布の測定を継続
することが可能となる。

【００２９】本実施形態に係わる上記短絡検出手段１０
及び電極回復手段３０としては、例えば、一般的な論理
回路ＩＣによる回路や、差動増幅器（ＯＰアンプ）等の
半導体による回路や、マイクロコンピュータ等を主体に
したコンピュータシステムなどで構成することができ
る。以下に、これらの構成による実施例を説明する。

【００３０】図２は、短絡検出手段１０及び電極回復手
段３０を一般的な論理回路ＩＣによる回路で構成した一
実施例を示す。ここでも、前述の図１０に示した構成部
品と同じ構成には同一の符号を付して説明を省く。短絡
検出手段１０は、抵抗分圧回路１１と論理反転ＩＣ２１
（以後、ＮＯＴ２１と言う）とから構成されている。抵
抗分圧回路１１は正側の電極２ａの電圧を入力し、この
電圧信号の電圧レベルを抵抗分圧等によって論理回路Ｉ
Ｃのレベル（例えば、５Ｖレベル等）に変換し、この信
号をＮＯＴ２１に出力する。ＮＯＴ２１は通常の論理反
転回路ＩＣであり、入力信号の論理（すなわち、電圧レ
ベル）を反転して出力する。また、電極回復手段３０
は、リレー３１とクロック発生回路３２と論理積ＩＣ３
３（以後、ＮＡＮＤ３３と言う）と抵抗３５とから構成
されている。クロック発生回路３２は所定の周期時間Ｔ
を有するクロック信号Ｃを生成して出力している。ＮＡ
ＮＤ３３は通常の２入力の論理積出力反転回路ＩＣであ
り、この２入力の一方に上記クロック信号が接続され、
他方に前記ＮＯＴ２１の出力が接続されている。また、
ＮＡＮＤ３３の出力は例えばオープンコレクタ出力のよ
うな、リレーのコイル等を駆動可能な出力回路を備えて
おり、リレー３１のコイルに接続されている。なお、本
実施形態では、前述のスイッチ５９はリレー３１で構成
している。

【００３１】以下に、この構成による作用を説明する。
まず、金属粒子が電極間を短絡してない通常の間は、直
流電源６の電圧レベル（ここでは、ＤＣ５０Ｖ）の高電
圧が電極２ａに印加しており、この電圧信号は抵抗分圧
回路１１を介してＮＯＴ２１に５Ｖのハイレベル信号と
して入力される。ＮＯＴ２１は、この入力を反転してロ
ーレベル信号としてＮＡＮＤ３３に出力する。したがっ
て、ＮＡＮＤ３３の出力は常時ハイレベルとなり、リレ
ー３１のコイルが励磁されないのでａ接出力３１ａは開
成されたままである。

【００３２】次に、金属粒子が電極間を短絡し、これに
より電極間に電流が流れて電極２ａの電圧が低下してい
るときは、電極２ａの電圧は略接地電圧（０Ｖ）となる
ので、この電圧信号は抵抗分圧回路１１を介してＮＯＴ
２１に０Ｖのローレベル信号として入力される。よって
ＮＯＴ２１は、ハイレベル信号を短絡信号としてＮＡＮ
Ｄ３３に出力する。このとき、ＮＡＮＤ３３に入力され
ているクロック信号ＣがローレベルのときはＮＡＮＤ３
３の出力はハイレベルであるので、前述のようにリレー
３１は励磁されない。次に、クロック信号Ｃがハイレベ
ルになったときは、ＮＡＮＤの出力はローレベルとなっ
てリレー３１を励磁する。そして、上記の電極の短絡状
態がリレー３１の作動時間よりも長い時間継続した場合
には、ａ接出力３１ａが閉じて抵抗３５と抵抗５との並
列回路を形成し、抵抗３５を介して残留金属粒子を飛散
させるような大きな電流を流す。この後、電極の短絡状
態が回復したら電極電圧が元に戻るので、ＮＯＴ２１は
出力を反転させてローレベル信号をＮＡＮＤ３３に出力
する。これによって、ＮＡＮＤ３３はリレー３１をオフ
させてａ接出力３１ａを開成し、上記の通常時に戻る。
この結果、金属粒子の粒径分布の測定を継続することが
可能となる。なお、クロック信号Ｃの周期時間Ｔは、リ
レー３１の作動時間以上の大きさに設定しておく必要が
ある。

【００３３】図３及び図４は短絡検出手段１０及び電極
回復手段３０を差動増幅器及びトランジスタ等の半導体
による論理回路で構成した一実施例を示しており、以下
同図に基づいて説明する。なお、本実施例では、電極の
短絡状態を負側の電極電圧に基づいて検出しているが、
これに限定されず、例えば前実施例のように正側の電極
電圧に基づいて検出してもよい。図３は、回路構成を表
すブロック図を示している。電極２ａは直流電源６に接
続され、電極２ｂは抵抗５を介してアースに接続されて
いる。抵抗５と並列に抵抗３５及びスイッチ５９の直列
回路が接続されており、また、電極２ｂと抵抗５との接
続点はコンデンサ７を介して処理部３６に接続されてい
る。さらに、電極２ｂと抵抗５との接続点は短絡検出手
段１０を介して電極回復手段３０に接続される。なお、
スイッチ５９は、前述のリレー接点や半導体スイッチ等
で構成されている。

【００３４】短絡検出手段１０は、抵抗分圧回路１１と
比較器２０と基準電圧発生回路２３とから構成されてい
る。抵抗分圧回路１１は電極２ｂの電圧を入力し、この
電圧のレベルを抵抗分圧等によって論理回路のレベル
（例えば、１０Ｖレベル等）に変換し、この電極電圧信
号を比較器２０に出力する。基準電圧発生回路２３は短
絡状態か否かを判定するための基準電圧信号を生成し、
この基準電圧信号を比較器２０に出力する。比較器２０
は上記電極電圧信号と基準電圧信号とを比較し、基準電
圧信号より大きいときに、短絡信号を出力する。また、
電極回復手段３０は、スイッチ５９とクロック発生回路
４０と論理積回路５０とスイッチ５９と抵抗３５とから
構成されている。クロック発生回路４０は、所定の周期
時間Ｔを有するクロック信号Ｃを生成して出力してい
る。論理積回路５０は、比較器２０の短絡信号と、クロ
ック発生回路４０のクロック信号Ｃとを入力し、両信号
の論理積信号を出力する。そして、この論理積が真のと
きに、スイッチ５９を閉じて抵抗３５と抵抗５の並列回
路を形成させる。

【００３５】電極間に金属粒子が残留して短絡状態が継
続したとき、電極２ｂは０Ｖから電源電圧レベル（例え
ば、５０Ｖ）まで上昇する。この電圧信号は抵抗分圧回
路１１を介して比較器２０に入力され、基準電圧発生回
路２３の基準電圧と比較される。比較器２０は、論理積
回路５０にハイレベル信号を短絡信号として出力する。
このとき、論理積回路５０は、クロック信号Ｃがハイレ
ベルのときにスイッチ５９を閉じる。これによって、抵
抗３５を介して電極間に大電流が流れ、残留していた金
属粒子を飛散させて短絡状態を回復させる。

【００３６】図４は、図３のブロック図を具体的に構成
した回路図を示している。ここでも、図３に示した構成
部品と同じ構成には同一の符号を付して説明を省く。抵
抗分圧回路１１は、抵抗１２及び抵抗１３の直列回路
と、コンデンサ１４とからなっている。抵抗１２は電極
２ｂに接続され、抵抗１３はグランドラインに接続さ
れ、さらに、抵抗１２及び抵抗１３の接続点はコンデン
サ１４を介してグランドラインに接続される。比較器２
０は差動増幅器２２と、抵抗２６、２７、２８と、ダイ
オード２９とからなり、基準電圧発生回路２３は抵抗２
４と抵抗２５とからなっている。上記抵抗１２及び抵抗
１３の接続点は差動増幅器２２のプラス入力に接続さ
れ、また、差動増幅器２２の出力は、抵抗２７を介して
差動増幅器２２のマイナス入力に接続されると共に、抵
抗２８を介してダイオード２９のアノードに接続されて
いる。さらに、差動増幅器２２のマイナス入力は抵抗２
６を介して抵抗２４と抵抗２５の間に接続されている。
抵抗２４及び抵抗２５は抵抗分割回路を構成しており、
抵抗２４は本論理回路のプラス電源ライン（例えば、Ｄ
Ｃ１０Ｖ）に、そして抵抗２５はグランドラインに接続
されている。

【００３７】クロック発生回路４０は、差動増幅器４１
と、抵抗４２、４３、４４、４５と、コンデンサ４６
と、ダイオード４７とからなっている。差動増幅器４１
の出力は、抵抗４４及び抵抗４３を介してプラス電源ラ
インに接続され、また、抵抗４３と抵抗４４の接続点は
差動増幅器４１のプラス入力に接続されると共に、抵抗
４２を介してマイナス電源ライン（例えば、ＤＣ−１０
Ｖ）に接続されている。さらに、差動増幅器４１の出力
は、抵抗４５及びコンデンサ４６を介してグランドライ
ンに接続されると共に、ダイオード４７のアノードに接
続されている。そして、抵抗４５とコンデンサ４６の接
続点は差動増幅器４１のマイナス入力に接続されてい
る。

【００３８】また、論理積回路５０は、トランジスタ５
１と、抵抗５２、５３、５５と、ダイオード５４と、コ
ンデンサ５６とからなっており、スイッチ５９はＦＥＴ
トランジスタ５７で構成されている。上記ダイオード４
７のカソードは抵抗５２を介してトランジスタ５１のベ
ースに接続され、このベースは抵抗５３を介してグラン
ドラインに接続される。トランジスタ５１のエミッタは
グランドラインに接続され、コレクタはダイオード５４
のカソードに接続される。そして、ダイオード５４のア
ノードと上記ダイオード２９のカソードはともに抵抗５
５を介してＦＥＴトランジスタ５７のゲートに接続さ
れ、ＦＥＴトランジスタ５７のゲートはコンデンサ５６
を介してグランドラインに接続される。ＦＥＴトランジ
スタ５７のソースはグランドラインに、ドレインは抵抗
３５を介して電極２ｂに接続される。

【００３９】本実施例の作用を説明すると、電極間に金
属粒子が残留して短絡状態が所定時間以上継続したと
き、電極２ｂは電源電圧レベルまで上昇し、この電極電
圧信号は抵抗１２及び抵抗１３の抵抗分圧によりレベル
変換されて差動増幅器２２のプラス入力に入力される。
ここで、コンデンサ１４は抵抗１２及び抵抗１３とで積
分回路を構成しており、ノイズフィルタとして機能す
る。また、抵抗２４及び抵抗２５はプラス電源電圧を分
圧して基準電圧値を生成している。このとき、差動増幅
器２２は、上記電極電圧信号がこの基準電圧値より大き
いので短絡状態と判断し、ハイレベルを短絡信号として
出力する。なお、抵抗２７及び抵抗２６は、差動増幅器
２２が基準電圧値と上記電極電圧信号とを比較する際に
ヒステリシス動作させるものである。一方、クロック発
生回路４０は、常にクロック信号Ｃをトランジスタ５１
のベースに出力している。クロック信号Ｃがハイレベル
のときはトランジスタ５１がオンするので、上記差動増
幅器２２のハイレベルの出力電圧はトランジスタ５１の
コレクタに引っ張られる。このために、ダイオード５４
のアノード側の電圧が略０Ｖレベルとなり、よって、Ｆ
ＥＴトランジスタ５７はオフしている。次に、クロック
信号Ｃがローレベルになるとトランジスタ５１がオフす
るので、上記差動増幅器２２のハイレベルの出力電圧は
ＦＥＴトランジスタ５７のゲートに印加され、ＦＥＴト
ランジスタ５７はオンする。このとき、抵抗５と抵抗３
５の並列回路が形成され、抵抗３５を介して電極間に大
電流が流れ、残留していた金属粒子を飛散させて短絡状
態を回復させる。なお、コンデンサ５６と抵抗５５は所
定の時定数を有する一次遅れ（ＲＣ積分）回路を形成し
ており、上記短絡状態が所定時間以上継続した場合に、
ＦＥＴトランジスタ５７のゲート電圧が所定電圧を越え
てＦＥＴトランジスタ５７をオンさせるようにしてい
る。

【００４０】次に、短絡検出手段１０及び電極回復手段
３０をマイクロコンピュータ等を主体にしたコンピュー
タシステムで構成した一実施例を説明する。図５は、こ
の場合の構成を表す回路ブロック図を示している。な
お、本実施例でも、電極の短絡状態を負側（電極２ｂ）
の電極電圧に基づいて検出している。電極２ｂの電極電
圧は短絡検出手段１０の抵抗分圧回路１１を介してマイ
クロコンピュータ６１に入力される。マイクロコンピュ
ータ６１は、抵抗分圧回路１１からの電極電圧信号Ｖp
をＡ／Ｄ変換回路（図示せず）を介して読み込み、所定
の処理を行った後、電極回復指令信号を抵抗５５を介し
てＦＥＴトランジスタ５７に出力する。ＦＥＴトランジ
スタ５７のドレインは抵抗３５を介して電極２ｂに接続
され、また、ソースはグランドラインに接続されてい
る。

【００４１】このような構成での作用を、マイクロコン
ピュータ６１のフローチャートに基づいて説明する。図
６は、短絡検出手段１０及び電極回復手段３０の処理フ
ローチャート例を表している。ここで、各ステップ番号
はＳを付して表す。Ｓ１で電極電圧信号Ｖp を入力し、
Ｓ２で電極が短絡状態か、すなわち、電極電圧信号Ｖp
が所定の基準電圧値Ｖs 以上か否かを判断する。ここ
で、電極電圧信号Ｖp が基準電圧値Ｖs より小さいとき
はＳ１に戻って処理を繰り返し、基準電圧値Ｖs 以上の
ときは、Ｓ３で短絡状態（Ｖs ≦Ｖp ）が所定時間Ｔ0
以上経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ0 以上経過
したときは、Ｓ４で電極回復指令を所定時間Ｔa だけ出
力し、この後オフしてＳ１に戻って繰り返す。これによ
って、所定時間Ｔa だけＦＥＴトランジスタ５７がオン
し、抵抗３５を介して電極に大電流が流れる。この結
果、電極の短絡状態が回復し、金属粒子の粒径分布の測
定を継続することが可能となる。また、Ｓ３で「Ｖs ≦
Ｖp 」の状態が所定時間Ｔ0 以上継続しなかったとき、
Ｓ１に戻って処理を繰り返す。

【００４２】次に、第２実施形態を図７及び図８に基づ
いて説明する。本実施形態は、電極を振動させることに
より、短絡状態を回復させる場合を示している。図７
は、本実施形態に係わる金属粒子検出センサの電極ショ
ート回復装置の構成ブロック図を示す。なお、前述の図
１と同じ構成には同一の符号を付して説明を省く。ここ
では、正側の電極電圧に基づいて短絡状態を検出してい
るが、前実施形態と同様にこれに限定されない。電極２
ａ、２ｂは、例えば圧電セラミックス等で構成された高
周波振動物質７２上に形成されている。電極２ａは、抵
抗５を介して直流電源６に接続され、また、コンデンサ
７を介しての処理部３６に接続されている。さらに、電
極２ａと抵抗５との接続点は短絡検出手段１０に接続さ
れ、また、電極２ｂはアースに接続されている。

【００４３】短絡検出手段１０は電極２ａの電圧値を入
力して電極２ａ、２ｂ間の短絡状態を検出し、短絡して
いるときは短絡信号を電極回復手段３０に出力する。ま
た、電極回復手段３０は、この短絡信号が所定時間以上
継続したか否かを判断し、継続したときは高周波振動物
質７２に高周波の駆動信号を出力する。

【００４４】以上の構成によると、電極間に吸着した金
属粒子が、抵抗５を介して流れた電流により飛散しなか
った場合は、残留している金属粒子により電極２ａの電
圧が低下したままなので、短絡検出手段１０は短絡を検
出している間短絡信号を電極回復手段３０に出力する。
この短絡信号が所定時間以上継続したとき、電極回復手
段３０は高周波振動物質７２に高周波電圧を印加して高
周波振動物質７２を振動させる。これにより、電極２
ａ、２ｂの周辺が振動し、残留している金属粒子を飛散
させる。この後、電極の短絡状態が回復したら電極電圧
が元に戻るので、電極回復手段３０は高周波振動物質７
２への高周波電圧をオフする。この結果、金属粒子の粒
径分布の測定を継続することが可能となる。

【００４５】図８は、図７の具体的な回路構成の例を示
しており、抵抗分圧回路１１及び電極回復手段３０を一
般的な論理回路ＩＣにより構成している。ここでも、前
述の図２に示した構成部品と同じ構成には同一の符号を
付して説明を省く。短絡検出手段１０は、抵抗分圧回路
１１とＮＯＴ２１とから構成されている。抵抗分圧回路
１１は正側の電極２ａの電圧を入力し、この電圧信号の
電圧レベルを抵抗分圧等によって論理回路ＩＣのレベル
に変換し、この信号をＮＯＴ２１に出力する。ＮＯＴ２
１は、入力信号の論理を反転して出力する。また、電極
回復手段３０は、リレー３１とクロック発生回路３２と
ＮＡＮＤ３３と交流電源７３と抵抗７４とから構成され
ている。クロック発生回路３２は所定の周期時間Ｔを有
するクロック信号Ｃを生成して出力する。ＮＡＮＤ３３
は通常の２入力のＮＡＮＤ−ＩＣであり、この２入力の
一方に上記クロック信号Ｃが接続され、他方に前記ＮＯ
Ｔ２１の出力が接続されている。また、ＮＡＮＤ３３の
出力は、リレー３１のコイルに接続されている。リレー
３１のａ接出力３１ａの一端子は抵抗７４及び交流電源
７３を介して高周波振動物質７２の一つの入力端子に接
続されており、他端子は高周波振動物質７２の他入力端
子に接続されている。

【００４６】このような構成による作用を、以下に説明
する。まず、金属粒子が電極間を短絡してない通常の間
は、電極２ａは高電圧レベルとなり、この電極電圧信号
は抵抗分圧回路１１を介してＮＯＴ２１にハイレベルと
して入力される。ＮＯＴ２１は、この入力を反転してロ
ーレベル信号をＮＡＮＤ３３に出力する。したがって、
ＮＡＮＤ３３の出力は常時ハイレベルとなり、リレー３
１のコイルが励磁されないのでａ接出力３１ａは開成さ
れたままである。

【００４７】次に、金属粒子が電極間を短絡し、これに
より電極間に電流が流れて電極２ａの電圧が低下してい
るときは、電極２ａの電圧は略アース電圧（０Ｖ）とな
るので、この電圧信号は抵抗分圧回路１１を介してＮＯ
Ｔ２１にローレベルとして入力される。よってＮＯＴ２
１は、ＮＡＮＤ３３にハイレベル信号を短絡信号として
出力する。このとき、ＮＡＮＤ３３に入力されているク
ロック信号ＣがローレベルのときはＮＡＮＤ３３の出力
はハイレベルであるので、リレー３１は励磁されない。
次に、クロック信号Ｃがハイレベルになったときは、Ｎ
ＡＮＤ３３の出力はローレベルとなってリレー３１を励
磁する。そして、電極の短絡状態がリレー３１の作動時
間よりも長い時間継続した場合には、ａ接出力３１ａが
閉じ、交流電源７３の交流電圧が抵抗７４を介して高周
波振動物質７２に印加される。これによって、高周波振
動物質７２が電極２ａ、２ｂを振動させるので、残留金
属粒子が飛散する。この後、電極の短絡状態が回復した
ら電極電圧が元に戻るので、ＮＯＴ２１はローレベル信
号をＮＡＮＤ３３に出力する。これによって、ＮＡＮＤ
３３はリレー３１をオフさせてａ接出力３１ａを開成
し、上記の通常時に戻る。この結果、金属粒子の粒径分
布の測定を継続することが可能となる。なお、クロック
信号Ｃの周期時間Ｔは、リレー３１の作動時間以上の大
きさに設定しておく必要がある。

【００４８】次に、第３実施形態を図９に基づいて説明
する。本実施形態は、電極近傍を加熱することにより、
短絡状態を回復させる場合を示している。図９は本実施
形態に係わる金属粒子検出センサの電極ショート回復装
置の回路構成を表し、抵抗分圧回路１０及び電極回復手
段３０は一般的な論理回路ＩＣにより構成されている。
なお、前述の図８と同じ構成には同一の符号を付して説
明を省く。また、前実施形態同様に、ここでは正側の電
極電圧に基づいて短絡状態を検出しているが、負側の電
極電圧に基づいて検出してもよい。電極２ａ、２ｂは絶
縁体８１の対向する面の一方に形成されており、絶縁体
８１の他の面（電極と反対側）にはヒータ８２が設けら
れている。電極２ａは、抵抗５を介して直流電源６に接
続され、また、コンデンサ７を介しての処理部３６に接
続されている。さらに、電極２ａと抵抗５との接続点は
短絡検出手段１０に接続されている。また、電極２ｂは
アースに接続されている。

【００４９】短絡検出手段１０は、抵抗分圧回路１１と
ＮＯＴ２１とから構成されている。抵抗分圧回路１１は
電極２ａの電圧信号の電圧レベルを論理回路ＩＣのレベ
ルに変換し、この信号をＮＯＴ２１に出力する。ＮＯＴ
２１は、論理を反転して出力する。また、電極回復手段
３０は、リレー３１と、クロック発生回路３２と、ＮＡ
ＮＤ３３と、交流電源７３とから構成されている。クロ
ック発生回路３２は所定の周期時間Ｔを有するクロック
信号Ｃを生成し、ＮＡＮＤ３３の２入力の一方にこのク
ロック信号Ｃが接続され、他方に前記ＮＯＴ２１の出力
が接続されている。また、ＮＡＮＤ３３の出力はリレー
３１のコイルに接続されている。リレー３１のａ接出力
３１ａの一端子は交流電源７３を介してヒータ８２の一
つの入力端子に接続されており、他端子はヒータ８２の
他入力端子に接続されている。

【００５０】このような構成による作用を、以下に説明
する。金属粒子が電極間を短絡してない通常の間は、電
極２ａは高電圧レベルとなり、よってＮＯＴ２１はロー
レベル信号をＮＡＮＤ３３に出力する。したがって、Ｎ
ＡＮＤ３３の出力は常時ハイレベルとなり、リレー３１
のコイルが励磁されないのでａ接出力３１ａは開成され
たままである。次に、金属粒子が電極間を短絡し、これ
により電極２ａの電圧が略アース電圧（０Ｖ）となった
ときは、ＮＯＴ２１はＮＡＮＤ３３にハイレベル信号を
短絡信号として出力する。このとき、クロック信号Ｃが
ローレベルのときはＮＡＮＤ３３の出力はハイレベルと
なるので、リレー３１は励磁されない。次に、クロック
信号Ｃがハイレベルになったときは、ＮＡＮＤ３３の出
力はローレベルとなってリレー３１を励磁する。そし
て、電極の短絡状態がリレー３１の作動時間よりも長い
時間継続した場合には、ａ接出力３１ａが閉じ、交流電
源７３の交流電圧がヒータ８２に印加される。これによ
って、ヒータ８２が電極２ａ、２ｂの近傍を加熱するの
で、電極近傍の作動油等の絶縁体の粘度が小さくなり、
残留金属粒子が飛散し易くなる。この後、電極の短絡状
態が回復したら電極電圧が元に戻るので、リレー３１が
オフしてａ接出力３１ａが開成し、上記の通常時に戻
る。この結果、金属粒子の粒径分布の測定を継続するこ
とが可能となる。なお、前述のように、クロック信号Ｃ
の周期時間Ｔはリレー３１の作動時間以上の大きさに設
定しておく必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電極ショート回復装置の第１実
施形態の基本構成を示す。

【図２】第１実施形態を論理回路ＩＣによる回路で構成
した例を示す。

【図３】第１実施形態を作動増幅器等による回路で構成
した例のブロック図を示す。

【図４】図３を具体的に構成した回路図を示す。

【図５】第１実施形態をマイクロコンピュータで構成し
た例のブロック図を示す。

【図６】第１実施形態のマイクロコンピュータの処理フ
ローチャート例を示す。

【図７】本発明に係わる電極ショート回復装置の第２実
施形態の構成ブロック図を示す。

【図８】図７を具体的に構成した回路図を示す。

【図９】本発明に係わる電極ショート回復装置の第３実
施形態の回路構成図を示す。

【図１０】従来技術に係わる金属粒子検出センサの電気
回路図の一例を示す。

【図１１】従来技術に係わる電極でのパルス電圧発生時
の作用説明図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ リード線 ２ 電極対 ２ａ、２ｂ 電極 ５、１２、１３、２４、２５、２６、２７、２８、３
５、４２、４３、４４、４５、５２、５３、５５、７４
抵抗 ６ 直流電源 ７、１４、４６、５６ コンデンサ ８ アンプ ９ マルチチャンネルアナライザ １０ 短絡検出手段 １１ 抵抗分圧回路 ２０ 比較器 ２１ ＮＯＴ ２２ 差動増幅器 ２３ 基準電圧発生回路 ２９、４７、５４ ダイオード ３０ 電極回復手段 ３１ リレー ３１ａ ａ接出力 ３２、４０ クロック発生回路 ３３ ＮＡＮＤ ３６ 処理部 ４１ 差動増幅器 ５０ 論理積回路 ５１ トランジスタ ５７ ＦＥＴトランジスタ ５９ スイッチ ６１ マイクロコンピュータ ７２ 高周波振動物質 ７３ 交流電源 ８１ 絶縁体 ８２ ヒータ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性媒体中に配設され、かつ、電極間
   に所定電圧が印加された電極対を有し、前記絶縁性媒体
   中に混在する金属粒子によってこの電極間に発生する短
   絡電流をパルス化する電極部と、電極部からのパルス信
   号のピーク電圧値を検出すると共にこのパルス信号をカ
   ウントし、このピーク電圧値及びカウント数に基づい
   て、絶縁性媒体中の前記金属粒子の粒径分布を算出する
   処理部とを備えた金属粒子検出センサにおいて、 前記電極間の短絡状態を検出し、短絡したときに短絡信
   号を出力する短絡検出手段(10)と、 短絡検出手段(10)が短絡信号を所定時間以上継続して出
   力したときに、前記短絡状態を回復させる電極回復手段
   (30)とを備えたことを特徴とする金属粒子検出センサの
   電極ショート回復装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の金属粒子検出センサの
   電極ショート回復装置において、 前記電極回復手段(30)は、電極間に所定値以上の大電流
   を流して前記短絡状態を回復させる手段を有することを
   特徴とする金属粒子検出センサの電極ショート回復装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の金属粒子検出センサの
   電極ショート回復装置において、 前記電極を高周波振動物質(72)上に形成し、かつ、 前記電極回復手段(30)は、高周波振動物質(72)に高周波
   電圧を出力して前記電極を振動させ、前記短絡状態を回
   復させることを特徴とする金属粒子検出センサの電極シ
   ョート回復装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の金属粒子検出センサの
   電極ショート回復装置において、 前記電極を絶縁体(81)の対向する面の内いずれか一方に
   形成すると共に、絶縁体(81)の他方の面に前記電極周辺
   を加熱する加熱手段を設け、かつ、 前記電極回復手段(30)は、上記加熱手段に指令を出力し
   て電極周辺を加熱させて前記短絡状態を回復させる手段
   を有することを特徴とする金属粒子検出センサの電極シ
   ョート回復装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４に記載の金属粒
   子検出センサの電極ショート回復装置において、前記短
   絡検出手段(10)は、 前記電極のいずれか一方の電圧と所定電圧値との比較を
   行なって短絡状態を検出したとき、短絡信号を出力する
   比較器を備えたことを特徴とする金属粒子検出センサの
   電極ショート回復装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の金属粒子検出センサの
   電極ショート回復装置において、 前記電極回復手段(30)は、前記短絡検出手段(10)の短絡
   信号と、所定周期時間を有するクロック信号との論理積
   に基づいて、繰り返して電極回復指令を出力することを
   特徴とする金属粒子検出センサの電極ショート回復装
   置。
7. 【請求項７】 所定電圧が印加された電極を絶縁性媒体
   中に配設し、この絶縁性媒体中に混在する金属粒子によ
   って前記電極間に発生するパルス電圧のピーク値及びそ
   のパルスカウント数に基づいて、前記絶縁性媒体中の金
   属粒子の粒径分布を測定する金属粒子検出センサの電極
   ショート回復方法において、 前記電極間の金属粒子による短絡状態が所定時間以上継
   続して検出されたときに、電極間に所定値以上の大電流
   を流して短絡状態を回復させることを特徴とする金属粒
   子検出センサの電極ショート回復方法。
8. 【請求項８】 所定電圧が印加された電極を絶縁性媒体
   中に配設し、この絶縁性媒体中に混在する金属粒子によ
   って前記電極間に発生するパルス電圧のピーク値及びそ
   のパルスカウント数に基づいて、前記絶縁性媒体中の金
   属粒子の粒径分布を測定する金属粒子検出センサの電極
   ショート回復方法において、 前記電極間の金属粒子による短絡状態が所定時間以上継
   続して検出されたときに、前記電極を振動させて短絡状
   態を回復させることを特徴とする金属粒子検出センサの
   電極ショート回復方法。
9. 【請求項９】 所定電圧が印加された電極対を絶縁性媒
   体中に配設し、この絶縁性媒体中に混在する金属粒子に
   よって前記電極対の電極間に発生するパルス電圧のピー
   ク値及びそのパルスカウント数に基づいて、前記絶縁性
   媒体中の金属粒子の粒径分布を測定する金属粒子検出セ
   ンサの電極ショート回復方法において、前記電極間の金
   属粒子による短絡状態が所定時間以上継続して検出され
   たときに、前記電極の周辺を加熱させて短絡状態を回復
   させることを特徴とする金属粒子検出センサの電極ショ
   ート回復方法。
10. 【請求項１０】 請求項７、８又は９に記載の金属粒子
    検出センサの電極ショート回復方法において、 前記短絡状態の検出は、前記電極のいずれか一方の電圧
    と所定電圧値との比較によって行なうことを特徴とする
    金属粒子検出センサの電極ショート回復方法。
11. 【請求項１１】 請求項７、８又は９に記載の金属粒子
    検出センサの電極ショート回復方法において、 短絡状態を検出している間所定時間毎に繰り返して電極
    回復動作を行ない、短絡状態を回復させることを特徴と
    する金属粒子検出センサの電極ショート回復方法。